KR20160018869A - Wavelength-tunable vertical cavity surface emitting laser for swept source optical coherence tomography system - Google Patents

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Abstract

마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 기술의 사용을 통한 파장-튜닝가능 수직-캐비티 표면-방출 레이저(VCSEL)가 광 간섭성 단층촬영(OCT)에 대한 스웹(swept) 소스로서 제공된다. 상기 파장 튜닝가능 VCSEL은 VCSEL의 하부 거울, 활성 영역, 및 정전기 편향에 의해 이동가능한 MEMS 튜닝가능 상부 거울을 포함한다. GaAs 기반 분포된 브래그(Bragg) 반사기(DBR) 스택을 포함하는 하부 거울 및 GaAs 기반 양자점(QD) 층들의 다수의 스택들을 포함하는 활성 영역은 GaAs 기판 상에서 에피텍시얼하게 성장된다. MEMS 튜닝가능 상부 거울은 서스펜션 빔들에 의해 지지되는 멤브레인 부분 및 유전체 DBR 스택을 포함하는 상부 거울을 포함한다. MEMS 튜닝가능 양자점들 VCSEL은 100nm보다 넓은 동작 파장 범위를 커버할 수 있으며, 바람직하게는 250과 2950nm 사이에서의 중심 파장을 갖는 동작 파장 범위를 커버할 수 있으며, 그리고 스위핑 레이트(sweeping rate)는 수 kHz로부터 수백 kHz, 그리고 최대 수 MHz까지가 될 수 있다. A wavelength-tunable vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) through the use of microelectromechanical systems (MEMS) technology is provided as a swept source for optical coherence tomography (OCT). The wavelength tunable VCSEL includes a bottom mirror of the VCSEL, an active area, and a MEMS tunable top mirror that is movable by electrostatic deflection. A bottom mirror comprising a GaAs-based distributed Bragg reflector (DBR) stack and an active region comprising multiple stacks of GaAs-based quantum dot (QD) layers are epitaxially grown on a GaAs substrate. The MEMS tunable top mirror includes a top mirror including a portion of the membrane supported by the suspension beams and a dielectric DBR stack. MEMS tunable quantum dots VCSELs can cover an operating wavelength range greater than 100 nm and can cover an operating wavelength range with a center wavelength preferably between 250 and 2950 nm and the sweeping rate is a number kHz to several hundred kHz, and up to a few MHz.

Description

ＳＳ－ＯＣＴ 시스템에 대한 파장－튜닝가능 수직 캐비티 표면 방출 레이저{WAVELENGTH-TUNABLE VERTICAL CAVITY SURFACE EMITTING LASER FOR SWEPT SOURCE OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY SYSTEM}WAVELENGTH-TUNABLE VERTICAL CAVITY SURFACE EMITTING LASER FOR SWEPT SOURCE OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY SYSTEM <br> <br> <br> Patents - stay tuned to the technology WAVELENGTH-TUNABLE VERTICAL CAVITY SURFACE EMITTING LASER FOR SWEPT SOURCE OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY SYSTEM

여기에서 설명되는 기술은 광 간섭성 단층촬영(Optical Coherence Tomography; OCT) 시스템들에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 수직 캐비티 표면 방출 레이저 디바이스들에 기초한 이러한 시스템들에 관한 것이다. The techniques described herein relate to optical coherence tomography (OCT) systems, and more particularly to such systems based on vertical cavity surface emitting laser devices.

본 출원은 파리조약 하에서 2013년 7월 3일 출원된 출원번호가 제61/842,389호인 미국 가출원에 우선권의 이익을 주장하며, 상기 미국 가출원의 전체는 여기에서 참조로서 통합된다.The present application claims the benefit of priority to U.S. Provisional Application No. 61 / 842,389 filed July 3, 2013 under the Paris Convention, the entirety of which is incorporated herein by reference in its entirety.

광 간섭성 단층촬영(Optical Coherence Tomography; OCT)은 샘플(조직, 기관, 생체와 같은 생물학적 샘플들 또는 폴리머, 박막과 같은 산업적 샘플들)의 고-해상도 깊이 프로파일링에 대한 기법이다. 2개의 타입들의 OCT, 즉 시간-도메인 OCT(TD-OCT) 및 주파수-도메인 OCT(FD-OCT)가 존재한다. TD-OCT에서, 광대역 광원은 일반적으로 다파장들을 동시에 방출하는 슈퍼 발광형 다이오드이며; 기준 거울(reference mirror)의 위치를 스캐닝함으로써, 샘플로부터 반사되는 광에서의 간섭 컴포넌트들의 주파수들이 분석된다. FD-OCT에서, 광대역 소스로서 파장 가변형 레이저를 사용하는 SS-OCT(Swept Source type OCT)가 보다 널리 사용되고 있다. SS-OCT에서, 오직 하나의 파장만이 임의의 하나의 시간에서 존재하며 그리고 레이저 파장의 스위핑(sweeping)은 참조 거울의 기계적 스캐닝을 대체한다. SS-OCT의 신호 대 잡음 비는 TD-OCT의 그것보다 기본적으로 양호하다.Optical Coherence Tomography (OCT) is a technique for high-resolution depth profiling of samples (biological samples such as tissues, organs, organisms, or industrial samples such as polymers, thin films). There are two types of OCTs: time-domain OCT (TD-OCT) and frequency-domain OCT (FD-OCT). In TD-OCT, a broadband light source is a super-emissive diode that generally emits multiple wavelengths simultaneously; By scanning the position of the reference mirror, the frequencies of the interference components in the light reflected from the sample are analyzed. In FD-OCT, SS-OCT (Swept Source type OCT) using a tunable laser as a broadband source is widely used. In the SS-OCT, only one wavelength exists at any one time and sweeping of the laser wavelength replaces the mechanical scanning of the reference mirror. The signal-to-noise ratio of SS-OCT is basically better than that of TD-OCT.

SS-OCT에서의 사용을 위한 가변형 레이저에 대하여, 요구사항들은 단일-모드 동작, 넓은 튜닝 범위, 파장의 높은 스캔률, 및 튜닝 제어 신호의 간단한 단조 함수(monotonic function)인 파장 튜닝을 포함한다.For tunable lasers for use in SS-OCT, the requirements include single-mode operation, wide tuning range, high scan rate of the wavelength, and wavelength tuning which is a simple monotonic function of the tuning control signal.

2개의 분포 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector)들을 사용하는 튜닝가능 VCSEL이 보고된다. 이러한 디바이스는, MEMS 튜닝가능 상부 DBR, 및 InP 기판 상에서 모두 성장되는, 배리어들 및 InP-기반 멀티 양자 우물(Multiple Quantum Well; MQW)들로 구성되는 활성층(active layer), 및 AlGaInAs 및 InP의 다수의 교번 층들로 구성되는 하부 DBR로 구성되는 하부 거울을 사용한다. 상기 디바이스는 1550nm 주변의 중심 파장에서 55nm의 튜닝 범위를 가진다. 이러한 튜닝 범위는 다수의 애플리케이션들에 대해 충분하지 않다. Tunable VCSELs using two distributed Bragg reflectors are reported. These devices include MEMS tunable top DBRs, active layers consisting of Barriers and InP-based Multiple Quantum Wells (MQWs) all grown on an InP substrate, and a plurality of AlGaInAs and InP And a lower DBR composed of alternating layers of a lower DBR. The device has a tuning range of 55 nm at a central wavelength around 1550 nm. This tuning range is not sufficient for many applications.

도 1은 기존 기술에서 알려진 바와 같은, MEMS를 포함하는 이러한 가변형 VCSEL 도시한다. InP 기판(1) 상에서, InP(2b) 및 AlGaInAs(2a)(InP에 격자 매칭됨)의 교번 층들의 40개 보다 많은 쌍(pair)들(미도시)로 구성되는 n-도핑된 분포 브래그 반사기(DBR)(2)는 에피텍시얼하게(epitaxially) 성장되며, n-타입 AlGaInAs 클래딩(cladding) 층(3)에 의해 후속된다. 클래딩 층(3)의 상단에서, 다수의(7의) AlGaInAs 배리어들(4b) 및 다수의(6의) AlGaInAs 양자 우물(QW)들로 구성되는 활성 층(4)가 성장되며, p-타입 AlGaInAs 클래딩 층(5)에 의해 후속된다. 상기 p-타입 클래딩 층(5) 상부에, p++- 도핑된-AlGaInAs / n++-도핑된-AlGaInAs 터널 접합 층(6)이 성장되어 p-타입 InP 층의 n-도핑된 InP 층으로의 대체를 허용하며, 이는 터널 접합부가 전자(electon)들을 홀(hole)들로 변환시킬 수 있기 때문이며, n-도핑된 InP 층(7) 및 n++-도핑된 GaInAs 접촉 층(8)이 터널 접합부에 후속한다. VCSEL p-전극(9)이 접촉 층(8)의 상단에 형성되며, 그리고 n-전극(10)이 "하프 VCSEL" 구조를 완료시키기 위하여, 상기 기판(1) 상에 형성된다. 하프 VCSEL 구조의 상단에서, 독립적으로 제조된 상부 거울 부분(mirror part)이 하프 VCSEL 구조에 결합(bond)된다. 상기 독립적으로 제조된 상부 거울 부분은 "핸들(handle)" Si-기판(11) 상에 형성되며 2개의 층들을 함께 결합시킨다. SiO2 층(12)은 절연 층으로서 형성되며, Si의 빔 지지 층(beam support layer)(13)이 이에 후속된다. 얇은 멤브레인(14)은 희생층으로서 SiO2 층(12)을 에칭시킴으로써 형성된다. 상부 유전체 DBR(15)은 멤브레인(14)의 일 측에 증착되며, 그리고 반사 방지(AntiReflection;AR) 코팅(16)이 대향 측에 증착된다. MEMS 전극(17) 및 Au-범프(bump)들(18)은 MEMS 전압을 공급하기 위해 형성되며, 이는 접촉층(8)과 상부 DBR(15) 간의 공기 갭(air gap)을 변경시킬 수 있다. 전기 전압 소스(19)는 MEMS 전극(17) 및 p-전극(9)과 연결된다. 따라서, 멤브레인(14)은 전기 전압 소스(19)에 의해 야기되는 정전기력에 의해 이동될 수 있으며, 이에 따라 상부와 하부 DBR 거울들 간에 형성된 캐비티 길이를 변경시킬 수 있으며, 이는 레이징(lasing) 파장을 차례로 변경시킨다. 전기 전류 소스(20)는 하프 VCSEL 부분으로 전류 주입을 위해 연결된다.Figure 1 shows such an adjustable VCSEL comprising MEMS, as is known in the art. Doped distributed Bragg reflectors (not shown) consisting of more than 40 pairs (not shown) of alternating layers of InP (2b) and AlGaInAs (2a) (lattice matched to InP) (DBR) 2 is epitaxially grown and followed by an n-type AlGaInAs cladding layer 3. At the top of the cladding layer 3, an active layer 4 consisting of a plurality of (7) AlGaInAs barriers 4b and a plurality of (6) AlGaInAs quantum wells QW is grown, Followed by an AlGaInAs cladding layer 5. A p ++ -doped-AlGaInAs / n ++ -doped-AlGaInAs tunnel junction layer 6 is grown on the p-type cladding layer 5 to form an n-doped InP layer of a p-type InP layer Doped InP layer 7 and the n ++ -doped GaInAs contact layer 8 because the tunnel junction can convert electrons into holes, Followed by a tunnel junction. A VCSEL p-electrode 9 is formed on top of the contact layer 8 and an n-electrode 10 is formed on the substrate 1 to complete a "half VCSEL" structure. At the top of the half VCSEL structure, an independently manufactured upper mirror part is bonded to the half VCSEL structure. The independently manufactured upper mirror portion is formed on a "handle" Si-substrate 11 and bonds the two layers together. The SiO 2 layer 12 is formed as an insulating layer, followed by a beam support layer 13 of Si. Thin membrane 14 is formed by etching the SiO 2 layer 12 as a sacrificial layer. An upper dielectric DBR 15 is deposited on one side of the membrane 14 and an anti-reflection (AR) coating 16 is deposited on the opposite side. The MEMS electrode 17 and Au-bumps 18 are formed to supply the MEMS voltage which can change the air gap between the contact layer 8 and the top DBR 15 . An electric voltage source 19 is connected to the MEMS electrode 17 and the p-electrode 9. Thus, the membrane 14 can be moved by the electrostatic force caused by the electrical voltage source 19, thereby changing the cavity length formed between the top and bottom DBR mirrors, Respectively. An electrical current source 20 is connected for current injection to the half VCSEL portion.

도 1에서와 같은 디바이스의 세부사항들은 T. Yano, H. Saitou, N. Kanbara, R. Noda, S. Tezuka, N. Fujimura, M. Ooyama, T. Watanabe, T. Hirata, 및 Nishiyama의, “Wavelength modulation over 500 kHz of micromechanically tunable InP-based VCSELs with Si-MEMS technology”, IEEE J., Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 15, 페이지 528-534 (2009년 5/6월)에서 설명되며, 이는 여기에서 참조로서 통합된다. 종래 기술에서 이용되는 1310nm 및 1550nm의 고정 레이징 파장들을 갖는 VCSEL은, N. Nishiyama, C. Caneau, B. Hall, G. Guryanov, M. H. Hu, X. S. Liu, M.-J. Li, R. Bhat, and C. E. Zah의, “Long-wavelength vertical-cavity surface-emitting lasers on InP with lattice matched AlGaInAs-InP DBR grown by MOCVD”, IEEE J., Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 11, 페이지 990-998 (2005 9/10월)에서 설명되며, 이는 여기에서 참조로서 통합된다.Details of the device as in Fig. 1 can be found in T. Yano, H. Saitou, N. Kanbara, R. Noda, S. Tezuka, N. Fujimura, M. Ooyama, T. Watanabe, T. Hirata, and Nishiyama, "Wavelength modulation over 500 kHz of micromechanically tunable InP-based VCSELs with Si-MEMS technology", IEEE J., Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 15, pp. 528-534 (May / June 2009), which is hereby incorporated by reference. VCSELs with fixed lasing wavelengths of 1310 nm and 1550 nm used in the prior art are disclosed in N. Nishiyama, C. Caneau, B. Hall, G. Guryanov, M. H. Hu, X. S. Liu, M.-J. Li, R. Bhat, and C. E. Zah, "Long-wavelength vertical-cavity surface-emitting lasers on InP with lattice matched AlGaInAs-InP DBR grown by MOCVD", IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 11, pages 990-998 (Sep. 9, 2005), which is hereby incorporated by reference.

도 1의 종래 기술 구성에서, 1550nm 주변의 중심 파장에서의 55nm의 튜닝(tuning) 범위가 도시된다. 최대 튜닝 범위는 하부 DBR의 반사 대역폭(reflectivity bandwidth)에 의해 제한되며, 이는 높은-지수와 낮은 지수 물질들의 굴절률들의 비율에 의해 결정된다. AlGaInAs(높은 지수 물질)과 InP(낮은 지수 물질)의 교번 층들로 구성된 DBR의 반사 대역폭들은 1310nm 및 1550nm의 중심 파장들에 대해 각각 대략적으로 50nm 및 70nm이다. 하지만, SS-OCT는 100nm 튜닝 범위를 초과하는 것을 요구한다. 따라서, 양자 우물들을 포함하는 활성층 및 AlGaInAS 및 InP로 구성되는 DBR을 채용하는 VCSEL은 OCT 애플리케이션드레 대해 적합하지 않게 된다.In the prior art configuration of FIG. 1, a tuning range of 55 nm at a central wavelength around 1550 nm is shown. The maximum tuning range is limited by the reflectivity bandwidth of the lower DBR, which is determined by the ratio of the refractive indices of the high-index and low index materials. The DBR reflectance bandwidths composed of alternating layers of AlGaInAs (high index material) and InP (low index material) are approximately 50 nm and 70 nm, respectively, for the center wavelengths of 1310 nm and 1550 nm. However, the SS-OCT requires to exceed the 100 nm tuning range. Thus, VCSELs employing active layers comprising quantum wells and DBRs consisting of AlGaInAS and InP are not suitable for OCT application drains.

튜닝 범위 제한을 극복하기 위하여, MEMS를 포함하는 튜닝가능 VCSEL이 제안되며, 이는 중심이 1300nm에 근접하여 위치되는 200nm를 초과하는 반사 대역폭을 가지는 AlGaAs(높은 지수 물질) 및 AlxOy(낮은 지수 물질)의 교번 층들로 구성되는 DBR로 구성되는 하부 거울을 채용한다. 이러한 타입의 튜닝가능 VCSEL은 광학 펌핑(pumping)에 의해아 100nm를 초과하는 튜닝 범위를 달성한다. 세부사항들은, V. Jayaraman, J. Jiang, H. Li, P. J. S. Heim, G. D. Cole, B. Potsaid, J. G. Fujimoto, 및 A. Cable 의, “OCT imaging up to 760 kHz axial scan rate using single-mode 1310 nm MEMS-tunable VCSEL with >100 nm tuning range”, CLEO: 2011 - Laser Science to Photonic Applications, PDPB2, 2011에서 설명되며, 이는 여기에서 참조로서 통합된다. In order to overcome the tuning range limitation, a tunable VCSEL including MEMS is proposed, which is composed of AlGaAs (high index material) and Al x O y having a reflection bandwidth exceeding 200 nm, centered at 1300 nm Material) is used as the lower mirror. This type of tunable VCSEL achieves a tuning range in excess of 100 nm by optical pumping. Details are given in "OCT imaging up to 760 kHz axial scan rate using single-mode 1310", by J. Jayaraman, J. Jiang, H. Li, PJS Heim, GD Cole, B. Potsaid, JG Fujimoto, nm MEMS-tunable VCSEL with &gt; 100 nm tuning range &quot;, CLEO: 2011 - Laser Science to Photonic Applications, PDPB2, 2011, which is incorporated herein by reference.

이러한 접근에서, 활성 영역은 InP 기판 상에서 에피텍시얼하게 성장되는 InP 기반 다수의 양자 우물(MQW)들을 포함한다. 하부 DBR은 GaAs 기판 상에 에피텍시얼하게 성장된다. 따라서, DBR 부분 및 활성 영역에서의 물질들은 단일 타입 기판 상에서 성장될 수 없다. 2개의 웨이퍼들은 함께 결합되어야 하며 그리고나서 InP 기판은 하프 VCSEL 부분을 형성하기 위하여 제거될 필요가 있다. GaAs 및 InP 웨이퍼들을 결합시키는 것 그리고 InP 웨이퍼를 제거하는 것은 매우 복잡한 프로세스를 요구하며 그리고 잠재적인 신뢰성 이슈들을 도입한다. In this approach, the active region includes a number of InP-based quantum wells (MQW) grown epitaxially on InP substrates. The lower DBR is epitaxially grown on the GaAs substrate. Thus, materials in the DBR portion and the active region can not be grown on a single type substrate. The two wafers must be bonded together and then the InP substrate needs to be removed to form the half VCSEL portion. Combining GaAs and InP wafers and removing InP wafers require very complex processes and introduce potential reliability issues.

양자 점(Quantum Dot; QD) 레이저들은 기존의 양자-우물 레이저들에 대한 대체를 목적으로 하여 연구되었다. QD 레이저들은 3차원 양자 사이즈 효과로 인하여 낮은 온도 민감성 및 매우-낮은 임계 전류들과 같은 고유의 특성들을 갖는다. 양자점 기술은 넓은 GaAs 기판들 상의 InAs QD에 대한 자가-어셈블링 성장 기법에 의해 상당히 진보되어 왔다. 기존의 엣지 방출 레이저들(VCSEL 시스템들과는 반대)로의 QD에 대한 적용은, 활성층의 양자 우물들을 QD에 의해 대체함으로써 달성되어왔다. 1.3 um QD 분포 궤환형 레이저(Distributed Feedback;DFB) 레이저들의 고성능은 최근에 보고되었다. 이러한 레이저들은, p-타입 GaAs 기판 상에서의 p-도핑된 GaAs 층들을 갖는 고밀도 QD 층의 8 스택들의 분자선 에피탁시(Molecular Beam Epitaxy; MBE)에 의해 제작된다. 이득(gain) 스펙트럼이 측정되며: 1280nm 주위에서 42cm-1만큼 높은 최대 순(net) 모델 이득이 획득되며, 그리고 3dB 이득 대역폭은 대략적으로 65nm이다. 세부사항들은, K. Takada, Y. Tanaka, T. Matsumoto, M. Ekawa, H. Z. Song, Y. Nakata, M. Yamaguchi, K. Nishi, T. Yamamoto, M. Sugawara, 및 Y. Arakawa 의, “10.3 Gb/s operation over a wide temperature range in 1.3 μm quantum-dot DFB lasers with high modal gain”, Optical Fiber Communication Conference / National Fiber Optic Engineers Conference, (2010), Technical Digest에서 설명되며, 이는 여기에서 참조로서 통합된다.Quantum Dot (QD) lasers have been studied for the purpose of replacing existing quantum - well lasers. QD lasers have inherent properties such as low temperature sensitivity and very-low threshold currents due to the 3D quantum size effect. The quantum dot technology has been significantly improved by self-assembling growth techniques for InAs QD on wide GaAs substrates. The application of QD to conventional edge emitting lasers (as opposed to VCSEL systems) has been achieved by replacing the quantum wells of the active layer by QDs. The high performance of 1.3 um QD distributed feedback (DFB) lasers has recently been reported. These lasers are fabricated by Molecular Beam Epitaxy (MBE) of eight stacks of high density QD layers with p-doped GaAs layers on p-type GaAs substrates. The gain spectrum is measured: a maximum net model gain of 42 cm -1 around 1280 nm is obtained, and the 3dB gain bandwidth is approximately 65 nm. Details are given in K. Takada, Y. Tanaka, T. Matsumoto, M. Ekawa, HZ Song, Y. Nakata, M. Yamaguchi, K. Nishi, T. Yamamoto, M. Sugawara, and Y. Arakawa, 10.3 Gb / s operation over a wide temperature range in 1.3 μm quantum-dot DFB lasers with high modal gain ", Optical Fiber Communication Conference / National Fiber Optic Engineers Conference, (2010), Technical Digest, .

고정 파장 애플리케이션들에 대한 QD를 포함하는 1.3 um VCSEL이 또한 최근에 보고되었다: GaAs 기판 상에서, p+-도핑된 AlGaAs 층들 및 p+-도핑된 GaAs 층들의 22 쌍들로 구성되는 상부 DBR, p-도핑된 AlGaAs 산화층, InAs/InGaAs QD로 구성되는 도핑되지 않은 활성 영역, n+-도핑된 GaAs 층 및 n+-도핑된 AlGaAs 층의 33.5 쌍들로 구성되는 하부 DBR이 MBE에 의해 성장된다. 레이징 파장은 실온에서 약 1279nm이다. 0.48의 작은 선폭(linewidth) 향상 인자가 또한 보고되었으며, 이는 OCT 애플리케이션들에 대해 비판적인 좁은 선폭을 제공할 수 있다. 세부사항들은, P.-C. Peng, G. Lin, H.-C. Kuo, C.E. Yeh, J.-N. Liu, C.-T. Lin, J. Chen, S. Chi, J. Y. Chi, S.-C. Wang 의 “Dynamic characteristics and linewidth enhancement factor of quantum-dot vertical-cavity surface-emitting lasers”, IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 15, 페이지 844-849, (2009 5/6월)에서 설명되며, 이는 여기에서 참조로서 통합된다.A 1.3 um VCSEL including the QD for the fixed wavelength application have also been reported in recent years: in the GaAs substrate, p + - doped AlGaAs layers and the p + - top consisting of 22 pairs of GaAs doped DBR layer, p- A lower DBR consisting of 33.5 pairs of a doped AlGaAs oxide layer, an undoped active region consisting of InAs / InGaAs QD, an n + -doped GaAs layer and an n + -doped AlGaAs layer is grown by MBE. The lasing wavelength is about 1279 nm at room temperature. A small linewidth enhancement factor of 0.48 has also been reported, which can provide a narrow linewidth critical to OCT applications. Details are given in P.-C. Peng, G. Lin, H.-C. Kuo, CE Yeh, J.-N. Liu, C.-T. Lin, J. Chen, S. Chi, JY Chi, S.-C. Wang, &quot; Dynamic characteristics and linewidth enhancement factor of quantum-dot vertical-cavity surface-emitting lasers &quot;, IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 15, pp. 844-849, (May / June 2009), which is hereby incorporated by reference.

여기에서의 배경기술에서의 논의가 상기 기술의 컨텍스트를 설명하기 위해 포함되었다. 이는 참조되는 임의의 물질이 여기에서 첨부되는 임의의 청구범위들에 대한 우선일에서의 통상적인 일반 지식의 일부이거나, 공개되었거나, 알려졌다는 것을 인정하는 것으로 고려되는 것이 아니다.Discussions in the background art here have been included to illustrate the context of the above description. It is not intended to be admitted that any of the materials referenced are part of the general knowledge in the prior art for any claims appended hereto,

명세서의 청구범위 및 상세한 설명 전반에 걸쳐서, "포함하는" 및 이들의 변형들(예컨대, 포함, 포함되는)은 다른 첨가물들, 컴포넌트들, 정수들 또는 단계들을 배제하는 것으로 의도되지는 않는다. Throughout the claims and the detailed description of the specification, the word "comprising" and variations (e.g., including, including) are not intended to exclude other additives, components, integers or steps.

본 발명은, 양자점들의 하나 이상의 층들을 포함하는 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 튜닝가능 수직 캐비티 표면-방출 레이저(VCSEL)을 포함한다.The present invention includes a microelectromechanical system (MEMS) tunable vertical cavity surface-emitting laser (VCSEL) comprising one or more layers of quantum dots.

본 발명은, 높은 축(axial) 해상도를 갖는 깊은 단층촬영 이미징을 위해 필요한, 넓은 튜닝 범위를 가지며 좁은 동적인 선폭을 갖는 신규한 MEMS 튜닝가능 양자점 기반 VCSEL 스웹 소스 설계를 포함한다. 본 발명은 기존 기술에서의 적어도 2개의 문제점들을 해결하는 MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL을 제공한다: (1) InP 기반 DBR의 불충분한 DBR 반사 대역폭, 및 (2) 2개의 상이한 타입의 웨이퍼드레 대해 요구되는 복잡한 웨이퍼 결합(예를 들어, InP 기반 활성 영역 웨이퍼 및 GaAs 기반 DBR 웨이퍼). 본 발명에서, 높은 반사 대역폭을 갖는 GaAs 기반 DBR 및 광학 이득 피크 파장의 활성 영역(약 1300nm로 중심위치되는 예시적인 실시예를 포함)은 웨이퍼 결합 없이 연속적으로, GaAs 기판 상에 에피텍시얼하게 성장될 수 있다.The present invention includes a novel MEMS tunable quantum dot-based VCSEL swath source design with a wide tuning range and narrow dynamic linewidth, required for deep tomographic imaging with high axial resolution. The present invention provides a MEMS tunable quantum dot VCSEL that solves at least two problems in the prior art: (1) insufficient DBR reflection bandwidth of an InP-based DBR, and (2) required for two different types of wafer drains Complex wafer bonding (for example, InP-based active area wafers and GaAs-based DBR wafers). In the present invention, a GaAs-based DBR having a high reflection bandwidth and an active region of an optical gain peak wavelength (including an exemplary embodiment centered at about 1300 nm) are epitaxially grown on a GaAs substrate continuously without wafer bonding It can be grown.

MEMS 튜닝가능 VCSEL은 상부 수직하게 이동가능한 거울 부분 및 하부 하프 VCSEL 부분을 포함한다. 상부 거울 부분은: 서스펜션 빔들에 의해 지지되는 멤브레인 부분 및 광을 반사하기 위한 멤브레인 상에 제공되는 상부 DBR을 포함한다. 하부 하프 VCSEL 부분은, 하부 GaAs 기반 DBR, 상기 하부 DBR의 상단에서 에피텍시얼하게 성장되는 양자점들로 구성되는 활성 영역을 포함하며, 상기 활성 영역은 갭을 통해 상단 거울 부분의 상단 DBR 층과 마주하는 위치에서 형성된다. 상부 DBR과 하부 DBR 사이에서 형성되는 캐비티의 캐비티 길이는 멤브레인으로의 정전기력을 적용하는 것을 통하여 갭 거리를 변경시킴으로써 변경될 수 있다. 따라서, 레이징 파장이 고속으로 연속적으로 변경될 수 있다. VCSEL이 단일 모드에서 오실레이팅되기 때문에, 내부 검출가능 깊이가 SS-OCT 시스템에서의 50mm만큼 깊은 깊이인 점에서 샘플 검출 민감도가 높아지게 된다.A MEMS tunable VCSEL includes an upper vertically movable mirror portion and a lower half VCSEL portion. The upper mirror portion includes: a portion of the membrane supported by the suspension beams and an upper DBR provided on the membrane for reflecting light. The bottom half VCSEL portion includes a bottom GaAs-based DBR and an active region consisting of epitaxially grown quantum dots at the top of the bottom DBR. The active region is connected to the top DBR layer Are formed at opposite positions. The cavity length of the cavity formed between the upper DBR and the lower DBR can be changed by changing the gap distance through applying an electrostatic force to the membrane. Therefore, the lasing wavelength can be continuously changed at high speed. Since the VCSEL is oscillated in a single mode, the sample detection sensitivity is increased at an internally detectable depth that is as deep as 50 mm in the SS-OCT system.

도 1은 기존의 MEMS 튜닝가능 VCSEL에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 예시적인 실시예에 따라 MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL에 대한 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따라 MEMS 튜닝가능 VCSEL의 상부 거울 부분의 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 실시예에서 상부 거울 부분의 A-A 선에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 MEMS 튜닝가능 양자 점 VCSEL에 기초하는 스웹 소스 광 간섭성 단층촬영 시스템(SS-OCT)에 대한 개략도이다.
도 6a는 섬유 기반 MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL 스웹 소스에 대한 개략도이다.
도 6b는 자유 공간 기반 MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL 스웹 소스에 대한 개략도이다.
다양한 도면들에서의 유사한 참조 번호들은 유사한 엘리먼트들을 표시한다.1 is a schematic diagram of a conventional MEMS tunable VCSEL.
2 is a schematic diagram of a MEMS tunable quantum dot VCSEL according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram of a MEMS tunable quantum dot VCSEL according to a second exemplary embodiment of the present invention.
4A is a top view of an upper mirror portion of a MEMS tunable VCSEL according to an embodiment of the invention.
FIG. 4B is a cross-sectional view of the upper mirror portion taken along the line AA in the embodiment of FIG. 4A. FIG.
5 is a schematic diagram of a swept source optical coherence tomography system (SS-OCT) based on a MEMS tunable quantum dot VCSEL of the present invention.
6A is a schematic diagram of a fiber-based MEMS tunable quantum dot VCSEL sweep source.
6B is a schematic diagram of a free space based MEMS tunable quantum dot VCSEL sweep source.
Like numbers refer to like elements in the various figures.

본 발명의 기술은 도 2 및 3에서 도시되는 2개의 실시예들에 의해 예시된다. 도 2 및 3에서의 각각의 실시예는 DBR들의 쌍을 포함하며, 이는 하부 VCSEL 하프에서의 하나 그리고 상부 MEMS 부분에서의 하나이다. 2개의 실시예들은 각각의 디바이스의 상부(MEMS) 하프의 구성에 대해 상이하다. 상부 부분들 모두는 동일한 전체 기능을 가지며, 멤브레인, 에어 갭 및 상부(유전체)DBR을 포함한다. 레이저 주파수는 2개의 DBR들의 조합 및 이들 사이의 에어 갭으로부터 생성된다.The technique of the present invention is illustrated by the two embodiments shown in Figs. Each embodiment in Figures 2 and 3 includes a pair of DBRs, one at the bottom VCSEL half and one at the top MEMS portion. The two embodiments are different for the configuration of the top (MEMS) half of each device. All of the upper portions have the same overall function and include a membrane, an air gap, and an upper (dielectric) DBR. The laser frequency is generated from the combination of two DBRs and the air gap between them.

도 2는 본 발명의 MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL에 대한 예시적인 실시예의 개략도이다. GaAS 기판(321) 상에서, GaAs(322a) 및 GaAs에 격자 매칭되는 AlGaAs(322b)의 교번 층들의 30-40 쌍들로 구성되는 n-도핑된 DBR(322)이 에피텍시얼하게 성장되며, 여기에 n-도핑된 GaAs 클래딩 층(323)이 후속한다. 그리고나서, (예를 들어, 약 5nm의 높이 및 약 20nm의 측면 사이즈)InGaAs 배리어 층들(324b)을 통해 교번하는 InAs 양자점(QD)들(324a)의 다수의 층 스택들로 구성되는 활성층(324)이 성장되며, 여기에 p-도핑된 AlGaAs 클래딩 층(325)가 후속한다. 예를 들어 최대 30nm의 사이즈 또는 10nm의 사이즈일 수도 있으며, 5-8nm의 평균 직경을 갖는 다른 사이즈 양자점들이 수용가능하다. 각각의 층(324a)에서의 점 밀도는 범위 1010~1011 점들(dots)/cm2 에서 일반적으로 존재한다. 각 층이 일반적으로 오직 점들의 단일 층만을 지지하기 때문에, 이는 "표면 영역 밀도"로서 표현된다. 활성 층에서 스택 당 8-20 층들이 존재하며, 여기서 각각의 층은 최대 약 40nm의 두께이며, 바람직하게는 10-30 nm의 두께이다. 다른 개수의 층들 또한 여기에서의 디바이스들과 조화된다. 양자점들은 바람직하게 InAs로부터 만들어지지만, 전체적인 기술의 동작과 일관되게, InGaAs로부터 만들어질 수도 있다. 이에 따라 양자점들은, 기존 기술에서 이전에 사용된 양자 우물들과 비교하였을 때, 활성 층에서의 상이한 기능들 및 속성들을 제공한다. 활성 층들에서의 양자 점들은 상이한 조성(composition)들뿐만 아니라 상이한 사이즈들의 점들로 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 양자 점들은 제 2 양자화된 에너지 상태를 가진다(이는 가용 스펙트럼을 짧은 파장으로 확장시키기 때문에 이득이된다).2 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of a MEMS tunable quantum dot VCSEL of the present invention. On the GaAs substrate 321, an n-doped DBR 322 consisting of 30-40 pairs of alternating layers of GaAs 322a and AlGaAs 322b matched to GaAs is epitaxially grown, Followed by an n-doped GaAs cladding layer 323. The active layer 324 (see FIG. 4), which is composed of multiple layer stacks of alternating InAs quantum dots (QDs) 324a through the InGaAs barrier layers 324b (e.g., about 5 nm high and about 20 nm lateral size) ) Is grown, which is followed by a p-doped AlGaAs cladding layer 325. For example up to 30 nm in size or 10 nm in size, and other sizes of quantum dots having an average diameter of 5-8 nm are acceptable. The dot density in each layer 324a is typically in the range of 10 10 to 10 11 dots / cm 2 . Since each layer generally only supports a single layer of points, this is expressed as "surface area density &quot;. There are 8-20 layers per stack in the active layer, where each layer is up to about 40 nm thick, preferably 10-30 nm thick. The other number of layers are also coordinated with the devices herein. The quantum dots are preferably made from InAs, but may be made from InGaAs, consistent with the overall operation of the technology. The quantum dots thus provide different functions and attributes in the active layer when compared to the quantum wells previously used in the prior art. Quantum dots in the active layers may be composed of points of different sizes as well as different compositions. In some embodiments, the quantum dots have a second quantized energy state (which is beneficial because it extends the available spectrum to shorter wavelengths).

클래딩 층(325) 상부에서, AlGaAs 산화 층(326) 및 추가 p-도핑된 AlGaAs 클래딩 층(325a)이 성장된다. 산화층(326)은 중심 영역을 제외하고 부분적으로 산화되며, 상기 중심 영역은 직경 3-8um를 갖는 개구부(326a)로 지칭되며,(325a로부터 325의 중심 영역으로의) 주입 전류는 상기 개구부(326a)에 대해 제한된다(326은 산화로 인하여 전류 흐름을 억제시킴). 클래딩 층(325a)의 상단에서, p-도핑된 GaAs 접촉 층(327)이 성장된다. VCSEL p-전극(328) 및 n-전극(329)(일반적으로 Ti, Pt 또는 Au 및 Cr, Ni 또는 Au 각각으로 만들어짐)은 하프 VCSEL 구조를 완료시키기 위하여, 각각, 기판(321)의 하부 및 접촉층(327)의 상단에 형성된다.Above the cladding layer 325, an AlGaAs oxide layer 326 and an additional p-doped AlGaAs cladding layer 325a are grown. The oxidized layer 326 is partially oxidized except for the central region, which is referred to as an opening 326a having a diameter of 3-8 um and an injection current (from the central region of 325a to 325) ) (326 inhibits current flow due to oxidation). At the top of the cladding layer 325a, a p-doped GaAs contact layer 327 is grown. VCSEL p-electrode 328 and n-electrode 329 (typically made of Ti, Pt or Au and Cr, Ni or Au, respectively) And the contact layer 327, as shown in FIG.

GaAs 접촉층(327) 상의 반사방지(AR) 코팅(51)을 증착시킨 이후에, 상단 하프 MEMS가 스페이서 층(52)을 증착시킴으로써 형성되며, 이는 예를 들어 비정질(amorphous) Ge로 구성되며, 예를 들어 질화규소(SiNx)로 구성되는, 프레임 구조(53)가 이에 후속한다. 멤브레인(54)은 스페이서 층(52)을 에칭시킴으로써 형성된다. 도 2에서, 아이템들(53 및 54)은 각각 도 4(a)에서, 프레임 구조(332) 및 멤브레인(333)에 대응된다. 예를 들어, TiO2 및 SiO2 또는 Al2O3 및 a-Si(비정질 규소)의 교번 층들로 구성되는 상부 유전체 DBR(55)는 멤브레인(54)의 일 측에 증착된다. MEMS 전극(56)은 프레임 구조(53) 상에 형성된다 전기 전압 소스(57)는 전극(56)과 p-금속(일반적으로 Ti, Pt 또는 Au) 전극(328) 사이에서 접속되어 MEMS 전압을 공급한다. 따라서, 멤브레인(54)은 전압 소스(57)에 의해 야기되는 정전기력에 의해 수직하게 편항될 수 있다. 이러한 편향은 상부 DBR(55)과 하부 DBR(322) 사이에서 형성되는 캐비티 길이를 변경시킬 수 있으며, 이는 레이징 파장을 변경시킨다. 특정 물질들이 도 2에서의 구조에 대한 부분들 및 다양한 층들에 대해 규정되었으며, 균등한 기능들 및 속성들을 갖는 다른 물질들이 당해 출원분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에 대한 고려에 따라서, 이들의 위치에서 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. After depositing an antireflective (AR) coating 51 on the GaAs contact layer 327, an upper half MEMS is formed by depositing a spacer layer 52, which is composed of, for example, amorphous Ge, Followed by a frame structure 53, for example consisting of silicon nitride (SiN x ). The membrane 54 is formed by etching the spacer layer 52. In Figure 2, items 53 and 54 correspond to frame structure 332 and membrane 333, respectively, in Figure 4 (a). For example, an upper dielectric DBR 55 consisting of alternating layers of TiO 2 and SiO 2 or Al 2 O 3 and a-Si (amorphous silicon) is deposited on one side of the membrane 54. A MEMS electrode 56 is formed on the frame structure 53. An electrical voltage source 57 is connected between the electrode 56 and a p-metal (typically a Ti, Pt or Au) electrode 328 to provide a MEMS voltage Supply. Thus, the membrane 54 can be vertically deflected by the electrostatic force caused by the voltage source 57. This deflection can change the cavity length formed between the upper DBR 55 and the lower DBR 322, which changes the lasing wavelength. It is to be understood that certain materials have been defined for the parts and various layers of the structure in FIG. 2 and that other materials having equivalent functions and properties are contemplated for those of ordinary skill in the art, It should be understood that it can be used in position.

도 3은 본 발명의 MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL의 다른 예시적인 실시예에 대한 개략도를 도시한다. GaAs 기판(321) 상에서, GaAs(322a) 및 GaAs에 격자 매칭된AlGaAs(322b)의 교변 층들의 30-40 쌍들로 구성되는 n-도핑된 DBR(322)이 에피텍시얼하게 성장되며, n-도핑된 GaAs 클래딩 층이 이에 후속한다. 그리고나서, InGaAs 배리어 층(324b)와 교번하는 (예컨대, 약 20nm의 측면 사이즈 및 약 5nm의 높이) InAs 양자점(QD)의 다수 층 스택들로 구성되는 활성층(324)이 성장되며, p-도핑된 AlGaAs 클래딩 층(325)이 이에 후속한다. 클래딩 층(324)의 상부에, AlGaAs 산화 층(326) 및 p-도핑된 AlGaAs 층(325a)이 성장된다. 산화층(326)은, 직경 3-8um를 갖는, 개구부(326a)로 지칭되는 중심 영역을 제외하고 부분적으로 산화되며, (325a로부터 325의 중심 영역으로의) 주입 전류가 상기 산화층에 대해 제한된다. 산화물이 양호하지 않은 컨덕터이기 때문에 산화층(326)은 전류 흐름을 억제시킨다. 클래딩 층(325a)의 상단에서, p-도핑된 GaAs 접촉 층(327)이 성장된다.Figure 3 shows a schematic diagram of another exemplary embodiment of a MEMS tunable quantum dot VCSEL of the present invention. On the GaAs substrate 321, an n-doped DBR 322 consisting of 30-40 pairs of alternating layers of GaAs 322a and AlGaAs 322b lattice-matched to GaAs is epitaxially grown and n Followed by a doped GaAs cladding layer. Then, an active layer 324 consisting of multiple layer stacks of InAs quantum dots QD alternating with the InGaAs barrier layer 324b (e.g., about 20 nm in side size and about 5 nm in height) is grown, and p- Followed by an AlGaAs cladding layer 325. On top of the cladding layer 324, an AlGaAs oxide layer 326 and a p-doped AlGaAs layer 325a are grown. The oxide layer 326 is partially oxidized except for a central region, referred to as opening 326a, having a diameter of 3-8 um, and the injection current (from the central region of 325a to 325) is limited for the oxide layer. The oxide layer 326 suppresses current flow because the oxide is not a good conductor. At the top of the cladding layer 325a, a p-doped GaAs contact layer 327 is grown.

VCSEL p-전극(328) 및 n-전극(329)은 접촉층(327)의 상단 및 기판(321)의 하부에 각각 형성되어, 하프 VCSEL 구조를 완료시킨다. 지금까지 설명한 바와 같이 도 3의 구조는 도 2의 구조와 동일하다. 도 3의 실시예에서, 하프 VCSEL 구조의 상단에서, 독립적으로 제조된 상단 거울 부분은 열-압축(thermo-compression)과 같은 방법으로 결합(bond)된다. 도 3의 실시예는 따라서 도 2의 실시예로부터 상이해질 수 있다: 도 2에서, 디바이스는 하단부로부터 최상단 층으로 향하는 내내(즉, 단일 기판에 기초하여) 제조될 수 있다. 반대로, 도 3의 디바이스는 2 피스들로 제조된다. VCSEL의 하부 하프는 층 단위로 기판 상에 증착되며, 상부 MEMS 부분은 개별적으로 제조되며 그리고나서 하부 하프에 부착된다.The VCSEL p-electrode 328 and the n-electrode 329 are formed on the top of the contact layer 327 and the bottom of the substrate 321, respectively, to complete the half VCSEL structure. As described so far, the structure of FIG. 3 is the same as that of FIG. In the embodiment of Figure 3, at the top of the half VCSEL structure, the top mirror portions that are fabricated independently are bonded in a manner such as thermo-compression. The embodiment of FIG. 3 may thus differ from the embodiment of FIG. 2: in FIG. 2, the device may be fabricated from the lower end towards the uppermost layer (i.e. based on a single substrate). Conversely, the device of Figure 3 is made of two pieces. The bottom half of the VCSEL is deposited on a substrate in layers, the top MEMS portions being fabricated separately and then attached to the bottom half.

도 4a는 도 3의 실시예에 따라 VCSEL의 수직하게 이동가능한 상부 거울 부분의 평면도이다. 도 4b는 도 4a의 A-A 선에 따른 단면도이다. 도 4b에서 도시되는 부분은 도 3의 디바이스의 상부 부분에 대응되며; (디바이스의 상단이 될, 기판(330)으로의 층들의 증착에 의해) 제조되는 방식을 설명하기 위하여 도 3에 대해 역으로 도시된다. 이동가능 상부 거울 부분은 핸들 Si-기판(330) 상에 다음과 같이 형성된다. MEMS 부분은 하프 VCSEL 부분으로부터 독립적으로 제조되며 Au 범프들(338)을 통하여 상기 하프 VCSEL 부분으로 결합된다. Si-기판(330)은 이에 따라 2개의 부분들이 다른 하나로 결합되기위한 핸들과 같이 기능한다. SiO2 층(331)이 프레임 구조(332)에 의해 후속되는, 절연층으로서 형성된다. 얇은 원형 멤브레인(333)이 형성되며, 이는 4개의 서스펜션 핌들(334)(도 4a)에 의해 지지되며, 이들은 희생층으로서 SiO2 층(331)을 에칭시킴으로써 형성된다. 예를 들어, TiO2 및 SiO2 또는 Al2O3 및 a-Si에 대한 교번 층들로 구성되는 상부 유전체 DBR(335)가 멤브레인(333)의 일 측 상에서 증착되고 그리고 반사방지(AR) 코팅이 반대 측 상에서 증착된다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, MEMS 전극(337)이 기판(330) 상에서 형성되며 금(Au) 범프들(338)이 멤브레인(333) 상에서 형성된다. 일반적으로, 상부 MEMS 부분 내에서, 층들(331, 332/333 및 338)이 Si 기판(330) 상에서 순서대론 형성된다.4A is a top view of a vertically movable upper mirror portion of a VCSEL according to the embodiment of FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4A. The portion shown in Figure 4B corresponds to the upper portion of the device of Figure 3; (By deposition of layers on the substrate 330, which will be the top of the device). The movable upper mirror portion is formed on the handle Si-substrate 330 as follows. The MEMS portion is fabricated independently from the half VCSEL portion and is coupled to the half VCSEL portion through Au bumps 338. [ The Si-substrate 330 thus functions as a handle for the two parts to be coupled to one another. An SiO 2 layer 331 is formed as an insulating layer, followed by a frame structure 332. A thin circular membrane 333 is formed, which is supported by four suspension fins 334 (FIG. 4A), which are formed by etching the SiO 2 layer 331 as a sacrificial layer. For example, an upper dielectric DBR 335 comprised of alternating layers for TiO 2 and SiO 2 or Al 2 O 3 and a-Si is deposited on one side of the membrane 333 and an anti-reflection (AR) coating And deposited on the opposite side. 3, a MEMS electrode 337 is formed on the substrate 330 and gold (Au) bumps 338 are formed on the membrane 333. Generally, in the upper MEMS portion, layers 331, 332/333, and 338 are formed in sequence on the Si substrate 330.

상부 거울 부분(도 4a에서 도시됨)은 Au 범프들(333)을 통하여 p-전극(328)으로 (열-압축과 같은 방법을 사용하여) 결합된다. 전기 전압 소스(339)는 MEMS 전극(338)과 p-금속(일반적으로 Ti, Pt 또는 Au) 사이에서 연결되어 MEMS 전압을 공급한다. 따라서, 멤브레인(333)은 전압 소스(339)에 의해 야기되는 정전기력에 의해 수직으로 편향될 수 있다. 이러한 편향은 상부 DBR(335)와 하부 DBR(322) 사이에서 형성되는 캐비티 길이를 변경시킬 수 있으며, 이에 따라 레이징 파장을 변경시킬 수 있다. 전기 전류 소스(340)는 활성 영역(324)로 전류 주입을 제공하기 위해 연결된다. 도 3, 4a 및 4b에서의 구조들의 부분들 및 다양한 층들에 대해 특정 물질이 규정되는 경우, 동일한 기능들 및 속성들을 갖는 다른 물질들이, 당해 출원발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에 대해 이해되는 고려들에 따라, 이들의 위치에서 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. The top mirror portion (shown in FIG. 4A) is coupled (using a method such as thermal-compression) to the p-electrode 328 through the Au bumps 333. An electrical voltage source 339 is connected between the MEMS electrode 338 and a p-metal (typically Ti, Pt or Au) to supply the MEMS voltage. Thus, the membrane 333 can be deflected vertically by the electrostatic force caused by the voltage source 339. [ This deflection can change the cavity length formed between the upper DBR 335 and the lower DBR 322, thereby changing the lasing wavelength. An electrical current source 340 is connected to provide current injection to the active region 324. If a particular material is defined for portions of the structures and the various layers in Figures 3, 4a and 4b, other materials having the same functions and attributes may be made by those skilled in the art to which the claimed invention belongs It should be understood that they may be used in their position, in accordance with the considerations understood in connection with FIG.

도 5는 도 2 및 3, 4a 및 4에서 도시되는 바와 같은 MEMS 튜닝가능 양자점들 VCSEL을 사용하는 MEMS 튜닝가능 양자점들 VCSEL 스웹 소스에 기초하는 스웹 소스 광학 간섭성 단층촬영 시스템(SS-OST)의 개략도를 도시한다. 이러한 실시예에서, MEMS 튜닝가능 양자점들 VCSEL 스웹 소스(100)는 섬유 광학 커플러(101)를 통해 2개의 부분들로 분할되는 광학 출력(209)을 가진다. 파장 출력 중 하나의 분할분(division)은 서큘레이터(circulator)(102)를 통하여 샘플 암(103)으로 지향된다. 섬유 광학 커플러(101)로부터의 또다른 분할분은 서큘레이터(104)를 통하여 기준 암(reference arm)(105)으로 지향된다. 샘플 암(103) 및 기준 암(105)으로부터 반사된 웨이브(wave)는 섬유 광학 커플러(106)를 통해 재결합(recombine)되며, 그리고 재결합된 웨이브는 간섬 신호(112)를 제공하기 위해 밸런스 검출기(107)에 의해 검출된다. 파장 모니터링/k-클록 출력(210)은, 섬유 광학 커플러(108)를 통해 2개의 부분들로 분할되며 그리고 k-클록 신호(111)를 제공하기 위해 밸런스 검출기(110)에 의해 검출되는 섬유 광학 커플러(109)를 통하여 재결합된다. 데이터 획득 카드(Data Acquisition card; DAQ)(113)는 간섭 신호(112) 및 k-클록 신호(111)를 수집하기 위하여 사용되며, 그리고 재구성된 깊이 프로파일이 프로세싱 및 디스플레이 모듈(114)을 통하여 디스플레이된다. 커플러들, 밸런스 검출기들 및 서큘레이터들과 같은 컴포넌트들은 일반적으로, 소정의 수정을 통해 여기에서 설명되는 기술로 사용될 수 있는 양산제품(off-the-shelf) 컴포넌트들이다.5 is a schematic diagram of a swept source optical coherence tomography system (SS-OST) based on MEMS tunable quantum dot VCSEL swap sources using MEMS tunable quantum dot VCSELs as shown in FIGS. 2 and 3, 4A and 4 Fig. In this embodiment, the MEMS tunable quantum dot VCSEL sweep source 100 has an optical output 209 that is split into two parts through a fiber optic coupler 101. One division of the wavelength output is directed to the sample arm 103 through a circulator 102. Another fraction from the fiber optic coupler 101 is directed through a circulator 104 to a reference arm 105. The wave reflected from the sample arm 103 and the reference arm 105 is recombined through the fiber optic coupler 106 and the recombined wave is detected by a balance detector 107). The wavelength monitoring / k-clock output 210 is divided into two parts via a fiber optic coupler 108 and coupled to a fiber optic coupler 108 that is detected by the balance detector 110 to provide a k- And is recombined through the coupler 109. A data acquisition card (DAQ) 113 is used to collect the interfering signal 112 and the k-clock signal 111, and a reconstructed depth profile is provided to the display &lt; RTI ID = 0.0 &gt; do. Components such as couplers, balance detectors, and circulators are generally off-the-shelf components that can be used with the techniques described herein with some modifications.

도 5에서 도시되는 MEMS 튜닝가능 양자점들 VCSEL 스웹 소스(100)는 2개의 예시적인 실시예들(섬유 기반 및 자유 공간 기반)이 존재한다. 도 6a는 예시적인 섬유 MEMS 튜닝가능 양자점들 VCSEL 스웹 소스(100a)에 대한 개략도를 도시한다. 이러한 실시예는 (도 2에서 또는 도 3, 4a 및 4b에서 도시되는 것과 같은) 양자점 튜닝가능 VCSEL(201), 아이솔레이터(isolator)(202), 섬유 광학 커플러(203), 반도체 광학 증폭기(SOA)(206), 아이솔레이터(207), 및 섬유 광학 커플러(208)를 포함한다. 광학 출력(209a) 및 파장 모니터링/k-클록(201a)에 대한 다른 출력은 섬유 광학 커플러(208)로부터 비롯된다. 커플러(203)로부터의 추가적인 출력은 포스트 증폭 파장 모니터링(205)에 대해 추가될 수 있으며, 그리고 분극 제어(204)가 SOA(206)를 통한 증폭 이후에 전력을 최대화시키기 위해 사용될 수 있다. 아이템들(202, 203, 206, 207, 208, 209a 및 210)은 많은 수정 없이 사용될 수 있는 양산제품 아이템들이다.The MEMS tunable quantum dots VCSEL sweep source 100 shown in FIG. 5 are two exemplary embodiments (fiber based and free space based). 6A shows a schematic diagram of exemplary fiber MEMS tunable quantum dot VCSEL sweep source 100a. This embodiment includes a quantum tunable VCSEL 201, an isolator 202, a fiber optic coupler 203, a semiconductor optical amplifier (SOA) 202 (such as shown in Figure 2 or in Figures 3, 4a and 4b) An optical isolator 206, an isolator 207, and a fiber optic coupler 208. Other outputs for optical output 209a and wavelength monitoring / k-clock 201a originate from fiber optic coupler 208. Additional output from the coupler 203 may be added to the post amplification wavelength monitor 205 and the polarization control 204 may be used to maximize power after amplification through the SOA 206. [ Items 202, 203, 206, 207, 208, 209a and 210 are mass product items that can be used without many modifications.

도 6b는 광학 출력(209b)을 생성하는 본 발명의 예시적인 자유-공간 기반 MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL 스웹 소스(100b)에 대한 개략도를 도시한다. 이러한 실시예는 (도 2에서 또는 도 3, 4a 및 4bdptj 도시되는 것과 같은) MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL(201), 아이솔레이터(211), SOA(212), 아이솔레이터(213), 및 빔 스플리터(beam splitter)(214)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 2개의 출력들, 광 출력(215b) 및 파장 모니터링 / k-클록(210b)은 빔 스플리터(214)에 의해 형성된다. 아이템들(211, 212, 213, 214, 215b 및 210b)은 많은 수정 없이도 사용될 수 있는 양산 제품 아이템들이다.6B shows a schematic diagram of an exemplary free-space based MEMS tunable quantum dot VCSEL swath source 100b of the present invention that produces an optical output 209b. This embodiment includes a MEMS tunable quantum dot VCSEL 201, an isolator 211, an SOA 212, an isolator 213, and a beam splitter (such as shown in Figures 2, 3, 4a and 4bdptj) ) &Lt; / RTI &gt; In this embodiment, the two outputs, light output 215b and wavelength monitoring / k-clock 210b are formed by beam splitter 214. [ Items 211, 212, 213, 214, 215b and 210b are mass product items that can be used without many modifications.

튜닝가능 파장 범위Tunable wavelength range

여기에서 설명되며 도 2 및 3에서 예시되는 바와 같은 MEMS 튜닝가능 DBR 및 QD 활성 영역의 조합은 이전에 보고된적이 없었다. 이러한 조합으로부터 스웹 소스의 튜닝가능 파장 범위는 바람직하게 100nm보다 크다. 일반적으로, 단일 스웹 소스의 튜닝가능 파장 범위는 100-200nm이며, 즉, 최대 100nm, 최대 120nm, 최대 150nm, 최대 180nm일 수도 있다. 변형들은, 예를 들어, 양자점들의 조성(composition)들을 변경함으로써 또는 상이한 조성들의 양자점들의 조합들을 사용함으로써 달성된다. 튜닝가능 범위는, 250-1950nm 3개 또는 4개의 상이한 대역들 중 하나에 일반적으로 중심위치 된다(예를 들어, 850nm에서, 1050nm에서(때때로 대략 "1 미크론"으로 지칭됨), 1300nm에서, 1500 및 1700 nm에서). 상이한 중심 파장들의 적절한 적용들은, 디바이스에 의해 생성되는 레이저 광에 의해 분석되는 다른 물질 또는 조직에 의존한다. 본 발명은 이하에서 설명되는 바와 같이 명시된 튜닝 범위를 달성할 수 있다.The combination of MEMS tunable DBR and QD active regions as described herein and illustrated in Figures 2 and 3 has never been previously reported. From this combination the tunable wavelength range of the sweep source is preferably greater than 100 nm. In general, the tunable wavelength range of a single sweep source is 100-200 nm, i.e., up to 100 nm, up to 120 nm, up to 150 nm, up to 180 nm. Variations are achieved, for example, by changing the composition of the quantum dots or by using combinations of quantum dots of different compositions. Tunable range is typically centered in one of three or four different bands at 250-1950 nm (e.g., at 850 nm, at 1050 nm (sometimes referred to as approximately "1 micron & And at 1700 nm). Suitable applications of the different central wavelengths are dependent on the other material or tissue being analyzed by the laser light produced by the device. The present invention can achieve the specified tuning range as described below.

QD의 광학 이득의 피크 파장은 QD의 사이즈 및 외형(shape) 및 이의 조성뿐만 아니라 QD를 둘러싸는 배리어들에 의해 결정된다. 비록 실제 QD의 외형이 솔리드(solid)한 직사각형이 아니라고 하더라도, x-, y- 및 z-방향들 각각을 따라 a×b×c로 형성되는 QD에 대한 이득 피크 파장은, 이하와 같이 상대적으로 간단하게 계산될 수 있다: 동일한 양자화 수를 갖는 가전자대(valence band)들과 전도의 양자화된 에너지 레벨들 간의 전이에 대응되는 방출 파장이 식(1)에 의해 제공된다:The peak wavelength of the optical gain of the QD is determined by the size and shape of the QD and its composition as well as by the barriers surrounding the QD. Although the actual QD shape is not a solid rectangle, the gain peak wavelength for the QD formed in a × b × c along each of the x-, y-, and z-directions is relatively small : The emission wavelength corresponding to the transition between the valence bands with the same quantization number and the quantized energy levels of the conduction is provided by equation (1): &lt; EMI ID =

Figure pct00001
(1)
Figure pct00001
(One)

여기서, Ec mnl 및 Ev m'n'l'은 각각 QD의 가전자대 및 전도에서의 양자화된 에너지 레벨들이다. 이득 피크 파장은 캐리어(carrier) 관련 확대 효과로 인하여 식 (1)에 의해 제공되는 방출 파장보다 조금 짧게 된다. QD에 대한 무한 배리어 포텐셜(infinite barrier potential)이 간략하게 가정되는 경우, Ec mnl 및 Ev m'n'l'은 이하와 같이 분해적으로 표현될 수 있다:Where E c mnl and E v m'n'l ' are the quantized energy levels in the valence band and conduction of QD, respectively. The gain peak wavelength is slightly shorter than the emission wavelength provided by equation (1) due to the carrier-related amplification effect. If the infinite barrier potential for QD is briefly assumed, then E c mnl and E v m'n'l ' can be expressed decomposable as follows:

Figure pct00002
(2)
Figure pct00002
(2)

Figure pct00003
(3)
Figure pct00003
(3)

여기서 Ec0는 전도-대역 엣지 에너지이며, Ev0는 가전자대역 엣지 에너지이며, mc * 및 mh *은 각각 홀들 및 전자들에 대한 유효 질량이며,

Figure pct00004
는 "h-바(h-bar)"(플랑크 상수 h를 2π로 나눈것)이다. 정수들 l, m 및 n은 양자화된 에너지 레벨들의 라벨들을 표시하는 양자수들이다. 최저 에너지 레벨은 l = m = n = 1(또는 l' = m' = n' =1)에 대응된다. 이득 피크는 양자화된 에너지 레벨 주변에서 나타난다.Where E c0 is E v0 is the valence band edge energy, m c * and m h * are the effective masses for the holes and electrons, respectively,
Figure pct00004
Is the "h-bar" (plank constant h divided by 2?). The integers l, m, and n are quantum numbers representing the labels of the quantized energy levels. The lowest energy level corresponds to l = m = n = 1 (or l '= m' = n '= 1). The gain peak appears around the quantized energy level.

따라서, 이득 피크 파장은 점 사이즈 및 차원들 a, b 및 c에 의해 결정된다. 이러한 방식으로, 이득 피크 파장은 QD의 크기를 변경시킴으로써 변경될 수 있다. 보다 큰 사이즈를 갖는 QD는 제 2 양자화된 상태를 가지며(l,m 또는 n(또는 l', m', n') 중 하나가 1보다 큼) 상기 제 2 양자화된 상태는 짧은 파장 사이드에서의 이득 피크를 갖는 더 높은 에너지를 갖는다.Thus, the gain peak wavelength is determined by the point size and the dimensions a, b and c. In this way, the gain peak wavelength can be changed by changing the size of the QD. The QD with a larger size has a second quantized state (one of l, m or n (or l ', m', n ') is greater than unity) Has a higher energy with a gain peak.

QD들의 이득 스펙트럼에 대한 세부사항은 S. L. Chuang, Physics of Photonic Devices, John Wiley & Sons 2009, 페이지. 376-381에 기재되며, 이는 여기에서 참조로서 통합된다. 식들 (1) 및 (2)에서 표시되는 바와 같이, 에너지 레벨들은 또한 캐리어들의 유효 질량들 me * 및 mh * 및 대역 엣지 에너지들 Ec0 및 Ev0에 의해 결정되며, 이는 QD들 및 각각의 배리어들의 조성들과 연관된다. 각각의 QD 층에서의 QD들의 사이즈 및 형상은 크리스탈 성장 조건 및 조성 선택을 가변시킴으로써 조정될 수 있으며: 이에 따라, 이득 피크 파장은 보다 넓은 이득 스펙트럼을 생성할 분포를 가질 수 있다. 65nm의 이득 대역폭은 Takada 등의 공보“10.3 Gb/s operation over a wide temperature range in 1.3 μm quantum-dot DFB lasers with high modal gain”, Optical Fiber Communication Conference/National Fiber Optic Engineers Conference, Technical Digest (2010)에서 보고되었으며, 이는 여기에서 참조로서 통합된다.Details of the gain spectra of QDs can be found in SL Chuang, Physics of Photonic Devices, John Wiley & Sons 2009, p. 376-381, which is incorporated herein by reference. As indicated in equations (1) and (2), the energy levels are also determined by the effective masses m e * and m h * of carriers and band edge energies E c0 and E v0 , &Lt; / RTI &gt; The size and shape of the QDs in each QD layer can be adjusted by varying crystal growth conditions and composition choices: thus, the gain peak wavelength can have a distribution that will produce a wider gain spectrum. The gain bandwidth of 65 nm is described in Takada et al., "10.3 Gb / s operation over a wide temperature range in 1.3 μm quantum-dot DFB lasers with high modal gain", Optical Fiber Communication Conference / National Fiber Optic Engineers Conference, , Which is hereby incorporated by reference.

다른 작업에서, QD들의 이득 대역폭은 QD들 및 양자 우물(QW)을 조합함으로써 보다더 확대될 수 있다: QW의 양자화된 에너지 레벨은 이득 대역폭을 확대시키기 위해 다른 이득 피크를 제공하는, QD의 제 2 양자화된 에너지 레벨보다 높도록 선택된다. 이러한 방법을 사용하여, 200nm 보다 높은 총 이득 대역폭이 달성된다. 이러한 작업에서, QD들 단독으로부터의 160nm의 이득 대역폭이 도시되었다. 세부사항은 S. Chen, K. Zhou, Z. Zhang, J. R. Orchard, D. T. D. Childs, M. Hugues, O. Wada, 및 R. A. Hogg, 의“Hybrid quantum well/quantum dot structure for broad spectral bandwidth emitters”, IEEE J. Selected Topics of Quantum Electron., vol. 19, No.4, (7월/8월 2013년)에서 설명되며, 이는 여기에서 참조로서 통합된다. 하지만 이러한 그리고 선행 단락에서 언급된 2개의 참조문헌들은 넓게 튜닝가능한 레이저 또는 스웹 소스의 레이징 파장 튜닝을 달성하기에는 충분치 않다.In another task, the gain bandwidth of the QDs can be further expanded by combining the QDs and the quantum wells (QW): the quantized energy levels of the QWs are different from the quantized energy levels of the QDs, which provide different gain peaks to broaden the gain bandwidth 2 &lt; / RTI &gt; quantized energy level. Using this method, a total gain bandwidth of greater than 200 nm is achieved. In this operation, a gain bandwidth of 160 nm from QDs alone is shown. Details are given in &quot; Hybrid quantum well / quantum dot structure for broad spectral bandwidth emitters &quot; of IEEE Chen, K. Zhou, Z. Zhang, JR Orchard, DTD Childs, M. Hugues, O. Wada, and RA Hogg, IEEE J. Selected Topics of Quantum Electron., Vol. 19, No. 4, (July / August 2013), which is hereby incorporated by reference. However, the two references mentioned in these and preceding paragraphs are not sufficient to achieve a tunable wavelength tuning of a broad tunable laser or swept source.

상기 설명된 바와 같이, 본 발명은 (1300nm 주위의 중심 파장을 방출하는 예시적인 실시예를 통해)MEMS 튜닝가능 양자점 VCSEL을 제공한다. 이러한 본 발명은 종래 기술에서의 적어도 2개의 문제점들을 해결한다. 첫째로, 종래 기술에서 InP 기반 DBR들의 불충분한 DBR 반사 대역에 대한 문제점이 보다 넓은 반사 대역폭을 갖는 GaAs 기반 DBR을 사용함으로써 해결죈다. 둘째로, InP 기반 활성 영역 웨이퍼를 GaAs 기반 DBR 웨이퍼로 결합시키기 위하여 종래 기술에서 필요한 것으로 판단되었는 복잡한 웨이퍼 결합 프로세스에 대한 문제점은 GaAs 기판 상에서 성장되는, GaAs 기반 DBR의 상단 상에서 연속적으로 성장되는 양자점 활성 영역을 사용함으로써 제거된다.As described above, the present invention provides a MEMS tunable quantum dot VCSEL (through an exemplary embodiment that emits a central wavelength around 1300 nm). This invention solves at least two problems in the prior art. First, the problem with insufficient DBR reflection band of InP-based DBRs in the prior art is solved by using a GaAs-based DBR having a wider reflection bandwidth. Second, a problem with complex wafer bonding processes that have been deemed necessary in the prior art to couple InP-based active area wafers to GaAs-based DBR wafers is the problem of growing quantum dot activity continuously growing on top of GaAs- Area. &Lt; / RTI &gt;

여기에서 인용되는 모든 참고자료들은 그 전체로서 여기에 참조로서 통합된다.All references cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.

전술한 설명은 예시적인 기술에 대한 다양한 양상들을 설명하는 것으로 의도된다. 여기에서 제시되는 예시들은 첨부된 청구범위들의 범위를 제한하는 것으로 의도되지는 않는다. 여기서 완전하게 설명되는 발명에 대하여, 당해 출원 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자에게 첨부되는 청구범위들의 범위 및 의도로부터 벗어나지 않고 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 점이 명백할 것이다.
The foregoing description is intended to illustrate various aspects of the exemplary techniques. The examples presented herein are not intended to limit the scope of the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes may be made and equivalents may be made thereto without departing from the scope and spirit of the claims appended hereto.

Claims (14)

미세전자기계 시스템(MEMS) 튜닝가능(tunable) 수직 캐비티 표면-방출 레이저(VCSEL)로서,
양자점(quantum dot)들의 하나 이상의 층(layer)들을 포함하는,
MEMS 튜닝가능 VCSEL.Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) tunable vertical cavity surface-emitting laser (VCSEL)
Comprising at least one layer of quantum dots,
MEMS tunable VCSEL. 제 1 항에 있어서,
상기 양자점들의 하나 이상의 층들은, InAs 또는 InGaAS 양자점들을 포함하며, InGaAs 배리어 층들에 의해 분리되는,
MEMS 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 1,
Wherein one or more layers of the quantum dots comprise InAs or InGaAs quantum dots and are separated by InGaAs barrier layers,
MEMS tunable VCSEL. 제 1 항에 있어서,
상부 및 하부 DBR을 가지며, 여기서 상기 DBR은 GaAs 또는 AlGaAs-기반인,
MEMS 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 1,
An upper and a lower DBR, wherein the DBR is GaAs or AlGaAs-based,
MEMS tunable VCSEL. 제 1 항에 있어서,
상기 양자점들의 하나 이상의 층들은, DBR 상에서 연속적으로 성장되는 활성 영역에 있는,
MEMS 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 1,
One or more layers of the quantum dots may be grown on a DBR,
MEMS tunable VCSEL. 제 1 항에 있어서,
100nm보다 큰 튜닝가능(tunable) 범위를 갖는,
MEMS 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 1,
Having a tunable range greater than 100 nm,
MEMS tunable VCSEL. 스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL로서,
MEMS 튜닝가능 VCSEL을 포함하며,
상기 MEMS 튜닝가능 VCSEL은:
하부 하프(half) VCSEL 부분 및 상부 거울 부분을 포함하며, 상기 하부 하프 VCSEL 부분은:
GaAs 기판 상에서 에피텍시얼하게 성장되는(epitaxially grown) 하부 DBR; 및
상기 하부 DBR의 상단에서 에피텍시얼하게 성장되는 양자점들의 복수의 층들로 구성되는 활성 층;
을 포함하며,
상기 상부 거울 부분은:
빔(beam)들에 의해 지지되는 수직하게 이동가능한 멤브레인;
광에 대한 상부 반사기(reflector)로서, 상기 수직하게 이동가능한 멤브레인에 대해 제공되는 상부 DBR;
상기 상부 DBR 층와 상기 하부 DBR 층 사이에서 형성된 캐비티의 캐비티 길이를 변경시키기 위하여 핸들(handle) 기판과 상기 수직하게 이동가능한 멤브레인 사이로 전압을 공급하는 전극들;
을 포함하는,
스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL.As a tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography,
MEMS tunable VCSEL,
The MEMS tunable VCSEL includes:
A lower half VCSEL portion and an upper mirror portion, said lower half VCSEL portion comprising:
A bottom DBR that is epitaxially grown on a GaAs substrate; And
An active layer consisting of a plurality of layers of quantum dots epitaxially grown at the top of the bottom DBR;
/ RTI &gt;
Said upper mirror portion comprising:
A vertically movable membrane supported by beams;
An upper reflector for light, said upper DBR being provided for said vertically movable membrane;
Electrodes for supplying a voltage between the handle substrate and the vertically movable membrane to change the cavity length of the cavity formed between the upper DBR layer and the lower DBR layer;
/ RTI &gt;
Tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography. 제 6 항에 있어서,
상기 활성 층은, 하나 보다 많은 사이즈의 양자점을 포함하는 다수의 층들을 포함하는,
스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 6,
Wherein the active layer comprises a plurality of layers comprising quanta dots of more than one size,
Tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography. 제 6 항에 있어서,
상기 활성 층은, 하나 보다 많은 조성(composition)의 양자점을 포함하는,
스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 6,
Wherein the active layer comprises quantum dots of more than one composition,
Tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography. 제 6 항에 있어서,
상기 활성 층은, 제 2 양자화된 에너지 상태를 갖는 양자점들로 구성되는 다수의 층들을 포함하는,
스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 6,
Wherein the active layer comprises a plurality of layers consisting of quantum dots having a second quantized energy state,
Tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography. 제 6 항에 있어서,
상기 활성 층은, InAs 또는 InGaAs 양자 점들로 구성되는 다수의 층들을 포함하는,
스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 6,
Wherein the active layer comprises a plurality of layers consisting of InAs or InGaAs quantum dots.
Tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography. 제 6 항에 있어서,
상기 활성 층은, 250-1950nm의 범위에서 중심 파장을 갖는 양자점들의 다수의 층들을 포함하는,
스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 6,
Wherein the active layer comprises a plurality of layers of quantum dots having a center wavelength in the range of 250-1950 nm,
Tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography. 제 6 항에 있어서,
상기 활성 층은, 850-1700nm의 범위에서 중심 파장을 갖는 양자점들의 다수의 층들을 포함하는,
스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 6,
Wherein the active layer comprises a plurality of layers of quantum dots having a central wavelength in the range of 850-1700 nm,
Tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography. 제 6 항에 있어서,
상기 활성 층은, 1100-1350nm의 범위에서 중심 파장을 갖는 양자점들의 다수의 층들을 포함하는,
스웹(swept) 소스 광 간섭성 단층촬영을 위한 튜닝가능 VCSEL.The method according to claim 6,
Wherein the active layer comprises a plurality of layers of quantum dots having a central wavelength in the range of 1100-1350 nm.
Tunable VCSEL for swept source optical coherence tomography. 제 1 항의 튜닝가능 VCSEL을 포함하는 광 간섭성 단층촬영 시스템.
A coherent tomography system comprising the tunable VCSEL of claim 1.
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